进入21世纪，世界光伏发电产业发展迅速，太阳能光伏发电受到各国的广泛关注。目前，影响太阳能光伏发电进入大规模商业化应用的主要障碍，仍然是太阳电池和组件成本较高。为了尽快实现光伏发电的价格与常规商用电价可比拟，一个关键的措施是进一步提高太阳能电池的光电转换效率和进一步降低太阳能电池的制造成本。非晶硅薄膜太阳能电池具有较高的光吸收系数，且节省原材料，便于大面积生成，它一直是人们比较关注的硅基薄膜太阳能电池。然而，非晶硅材料的禁带宽度在1.7eV左右，能量小于禁带宽度的光子将透过电池而不被电池吸收利用，这就大大影响了电池光电转换效率的进一步提高。为了拓展非晶硅薄膜电池的光谱响应范围，采用上转换器将透过电池的低能光子转换为可以被电池吸收的高能光子是可行的方法之一。作为非晶硅薄膜太阳电池用的上转换发光材料，最重要的是应同时具备在红外谱域吸收宽、吸收强度强、发光效率高等特点。　　 1.采用水热合成法制备上转换发光材料六角晶相(β)NaYF4∶Yb3+20mol％，Er3+1mol％，系统地研究了实验条件的变化对产物的晶体结构、结晶度、形貌和尺寸的影响。电感耦合等离子体发射光谱分析指出，在稀土离子掺杂浓度相同的情况下，实验条件的变化并不影响稀土离子的实际掺杂浓度。上转换发光材料β-NaYF4∶Yb3+20％，Er3+1％的发光效率与样品的结晶度、形貌和尺寸有关。实验发现表面稳定剂EDTA和柠檬酸钠虽然有助于形成形貌规则、均匀且单分散性好的β-NaYF4∶Yb3+20％，Er3+1％六棱柱微米晶体，但是样品的发光效率被显著减弱。　　 2.探讨了硫化铅量子点(PbSQDs)增强上转换发光材料NaYF4∶Yb3+/Er3+的可能性。实验发现，络合剂EDTA在PbS量子点的形成过程中有助于分离PbS晶核形成和晶核生长两个阶段，从而制备尺寸分布较窄的PbS纳米小颗粒。此外，EDTA通过保护Pb2+还有助于防止生成的颗粒聚集，这对于制备单分散性的PbS量子点非常重要。光学性能测试表明，所制备的PbS量子点的吸收峰为“肩峰”，其位置大约为820nm。荧光发射峰分别位于904nm和1040nm，前者为近带边发光，后者为表面缺陷态发光。当与上转换发光材料NaYF4∶Yb3+20mol％，Er3+1mol％结合时，PbS量子点不但没有增强反而明显减弱了上转换发光材料的发光效率，发现原因是所制备的PbS量子点在可见光区域表现出较强的吸收。　　 3.进行了上转换发光材料在非晶硅薄膜电池中的应用试验。分别采用红外激光照射和AM1.5太阳模拟器光源照射，验证了上转换发光材料对非晶硅薄膜电池光电性能的影响。当激光功率为300mW时，结合NaYF4∶Yb3+20mol％，Er3+1mol％上转换发光粉体薄片的非晶硅电池系统，电流提高约为142.8μA。在AM1.5太阳模拟器光源照射下，当把含有NaYF4∶Yb3+20mol％，Er3+1mol％粉体薄片的上转换系统置于电池背面时，电池的短路电流密度Jsc提高约为1.74mA/cm2，电池效率η提高约为0.405％。电池光电性能参数提高的原因主要有两个方面:一是上转换器反射一部分未被电池吸收完的可见光，反射光被电池重新吸收，导致电池短路电流密度增加。因反射引起电池短路电流密度Jsc增加的值约为1.51mAcm2，电池效率η提高约为0.35％。二是上转换器吸收透过电池的未被吸收的红外光，它发出的可见光被电池重新吸收，导致电池短路电流密度增加。由此部分引起的电池短路电流密度Jsc增加的值约为0.23mA/cm2，电池效率η提高约为0.055％。